Dziś kilka słów o najczęściej występującym u zwierząt białku strukturalnym – kolagenie. Piękna polska aktorka w reklamie telewizyjnej zjada łyżkami jakąś pomarańczową masę (nazywa ją kolagenem) i zapewnia, że jest to środek uniwersalny chroniący przed zmarszczkami. Jeżeli to takie proste, to czemu jeszcze te zmarszczki mamy? Wszyscy!
Kontakt: magda.fikus@gmail.com
Kolagen stanowi 30% białek w ciele kręgowców. Wytwarzany jest w wielu tkankach, w wyspecjalizowanych komórkach (m.in. fibroblastach i osteoblastach). Znajduje się w skórze, kościach, ścięgnach, chrząstkach, naczyniach krwionośnych. Już to proste wyliczenie świadczy o niezwykle ważnej jego roli w utrzymywaniu kształtu i wytrzymałości tkanek i narządów. W procesie biosyntezy kolagenu uczestniczy kilkanaście genów, do syntezy używane są aminokwasy (elementarne składniki białek), konieczne są witaminy A i C, na przebieg syntezy wpływają hormony tarczycy, estrogeny, insulina, hormon wzrostu. U człowieka do 25. roku życia syntetyzowane są 3 kg (!!!) kolagenu rocznie. Nowe cząsteczki zastępują stare, częściowo zdegradowane. Na procesy syntezy wpływa aktywność fizyczna, dieta, warunki środowiskowe (temperatura, czas kontaktu z promieniowaniem słonecznym itd.). Z wiekiem intensywność syntezy spada, a od 60. roku życia ustaje. Procent degradacji kolagenu może służyć jako miernik wieku.
Kolagen jest dziwnym białkiem. Wiemy, że białka to duże cząsteczki polimerów, są to łańcuchy zbudowane ze wspomnianych już aminokwasów, których w białkach jest około 23 – tych znanych nauce. Tymczasem kolagen składa się z trzech aminokwasów: 30% to najmniejszy aminokwas, glicyna, a reszta – w większości kolagenów – prolina i hydroksyprolina (Gly-X-Y)\(_{\textup{n}}.\) Dotychczas tylko w organizmie człowieka opisano około 30 typów kolagenów, różniących się m.in. procentowym udziałem wspomnianych trzech aminokwasów. Powtarzające się odcinki trójek aminokwasów łączą się w łańcuchy (ok. 1000 aminokwasów w cząsteczce) każdy łańcuch skręca się w helisę (lewoskrętną). Podstawową cząsteczkę kolagenu stanowią 3 różne łańcuchy splecione ze sobą w prawoskrętną helisę kolejnego stopnia. Tę strukturę stabilizują dodatkowo wiązania wodorowe między łańcuchami. Z tego opisu łatwo wywnioskować, jakie są mechaniczne właściwości kolagenu: helisy mogą się odwracalnie rozciągać jak sprężynki, a wiele ułożonych obok siebie cząsteczek powoduje wyjątkową elastyczność i wytrzymałość tkanki na obciążenie. To teraz już wiemy, dlaczego ta młoda kobieta z reklamy kosmetycznej ma gładziutką cerę – i to jest dobra wiadomość. Jest jednak wiadomość zła: po sześćdziesiątce pojawią się zmarszczki, nieodwracalnie!
Osobliwości biosyntezy kolagenu mogą stanowić punkt wyjścia dla różnorodnych chorób, jest ich kilkadziesiąt, najlepiej rozpoznane to szkorbut, łamliwość kości, epidermoliza pęcherzykowa. Część znanych chorób wynika z mutacji licznych genów „COL”.
Kolagen okazał się ważną substancją w wielu technologiach: w produkcji wyrobów skórzanych, w medycynie (chirurgii) regeneracyjnej, w produkcji kosmetyków. Próbowano transplantów obcego kolagenu (procedury często prowadzące do obronnej reakcji organizmu, obecnie zaniechane). Niedawno pojawiły się wątpliwości, czy w produktach pochodzenia zwierzęcego nie przekaże się nieuleczalnej choroby prionowej bydła. W tej sprawie uczestniczyłam nawet w seminarium w podwarszawskiej wytwórni żelków, ponieważ do produkcji spożywczej używa się powszechnie żelatyny, produktu podgrzewania kolagenu. Na szczęście obaw tych nie potwierdzono.
W moim życiu naukowym kolagen pojawił się bardzo wcześnie: opracowanie oryginalnej metody oznaczania aktywności enzymów degradujących kolagen stanowi moją pracę magisterską.
Złożoność budowy i syntezy kolagenu, a także jego specyfika gatunkowa i indywidualna sugerują wprost, że nie jest możliwe włączanie do własnych tkanek spożywanego obcego kolagenu. Może najwyżej w wyniku trawienia w przewodzie pokarmowym wzrastać pula glicyny użytecznej do indywidualnej syntezy białek (i kolagenu też). Pocieszać się możemy wyznaniem innej znanej aktorki, że kocha swoje zmarszczki, bo świadczą o jej przeżyciach i doświadczeniu.